CN104247055A - 具有优良化学耐性的发光器件和元件及相关的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了具有优良化学耐性的发光器件和元件以及相关的方法。在一个实施例中，发光器件的元件可以包括银(Ag)部分，其可以是在衬底上的银，和设置在该Ag部分上的保护层。保护层可以至少部分地包括用于提高该Ag部分的化学耐性的无机材料。

Description

具有优良化学耐性的发光器件和元件及相关的方法
相关申请的交叉引用
这个申请涉及并且要求2011年12月1日递交的美国专利申请序列No.13/309,177的优先权，其披露内容因此通过引用的方式整体引入。
技术领域
这里的主题一般地涉及发光器件、元件和方法。更特别地，这里的主题涉及具有改善的对可能不利地影响这种器件的亮度和可靠性的化学物质和/或化学蒸气或者气体的耐性的发光器件、元件和方法。
背景技术
发光二极管(LED)可以用在用于提供白光(例如，感知为是白色的或者接近白色的)的发光器件或者封装中，并且正在发展成为白炽灯、荧光灯和金属卤化物高强度放电(HID)灯产品的替代物。传统的LED器件或者封装可以包括比如当暴露于各种不期望的化学物质和/或化学蒸气时可能变得失去光泽、被腐蚀或者以别的方式退化的金属迹线或者安装表面的元件。这种化学物质和/或化学蒸气可以例如通过渗透设置在这种元件上的密封剂填充材料而进入传统的LED器件中。在一个方面中，不期望的化学物质和/或化学蒸气可以包含硫、含硫化合物(例如，硫化物、亚硫酸盐、硫酸盐、硫的氧化物(SOx))、含氯和溴的复合物、一氧化氮或者二氧化氮(例如，NOx)和可以渗透密封剂并且通过腐蚀、氧化、黑化和/或暗化这种元件而物理地退化LED器件中的各种元件的氧化有机蒸气化合物(oxidizing organic vapor compounds)。随着时间的推移，这种退化可以不利地影响传统的LED器件亮度、可靠性和/或热性质，并且可以进一步不利地影响工作期间器件的性能。
尽管市场有可用各种的发光器件，但仍然保持对于具有提高了的化学耐性的器件和元件以及用于防止不期望的化学物质和/或化学蒸气到达并且随后退化器件内的元件的相关方法的需要。这里描述的器件、元件和方法可以有益地提高对于密封的LED器件内的不期望的化学物质和/或化学蒸气的化学耐性，同时促进制造的容易性和提高在高功率和/或高亮度应用下的器件可靠性和性能。描述的方法可以使用和应用以产生任何大小、厚度和/或尺寸的耐化学腐蚀的表面贴装器件(SMD)类型的LED器件。这里描述的器件、元件和方法可以有益地使用和适用在任何形式的LED器件内，例如，包括单LED芯片、多芯片和/或LED的多阵列的器件和/或包含不同的用于本体或者基底的材料的器件，所述材料比如塑料、陶瓷、玻璃、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、印刷电路板(PCB)、金属芯印刷电路板(MCPCB)和铝板基器件。值得注意地，这里的器件、元件和方法可以通过防止银(Ag)或者镀银元件的暗化而防止包含银(Ag)或者镀银元件的器件或者封装的光学和/或热性质的退化。
图的简要说明
对于本领域普通技术人员而言，包括其最佳模式的本主题的完全的和使能性的披露在说明书的其余部分中更特别地阐述，包括对附图的参考，其中：
图1是根据这里的披露内容的发光二极管(LED)器件的第一实施例的顶部立体图；
图2是根据这里的披露内容的LED器件的第一实施例的截面图；
图3是根据这里的披露内容的LED器件的第二实施例的顶部立体图；
图4是根据这里的披露内容的LED器件的第二实施例的截面图；和
图5至13是根据这里的披露内容的LED器件的截面图。
详细说明
现在将详细参考这里的主题的可能的方面或者实施例，其一个或者多个实例显示在图中。提供每个实例是用以解释该主题并且不是作为一种限制。实际上，作为一个实施例的部分图示或者描述的特征可以用在另一个实施例中以还产生一个另外的实施例。在这里披露和预想的主题旨在覆盖这种修改和变更。
如在各个图中图示的一样，结构或者部分的一些尺寸为了图示说明的目的而相对于其他的结构或者部分放大并且因此提供以图示本主题的一般结构。而且，本主题的各个方面参考形成在其他的结构、部分、或者两者上的结构或者部分描述。如本领域技术人员将认识到的一样，对一个结构形成在另一个结构或者部分“上”或者“上方”的提及考虑可以插入有额外的结构、部分、或者两者。对于一个结构或者部分以没有插入结构或者部分的方式形成在另一个结构或者部分“上”的提及在这里描述为“直接地”形成在该结构或者部分“上”。类似地，将理解的是，当一个元件称为“连接”、“附接”或者“耦接”到另一个元件时，它可以直接地连接、附接或者耦接到该另一个元件上，或者可以存在插入元件。相反，当一个元件称为“直接地连接”、“直接地附接”或者“直接地耦接”到另一个元件时，没有插入的元件存在。
而且，比如“上”、“上方”、“上部”、“顶部”、“下部”或者“底部”的相对性词语在这里使用以描述如图中图示的一个结构或者部分与另一个结构或者部分的关系。将理解的是，比如“上”、“上方”、“上部”、“顶部”、“下部”或者“底部”的相对性词语旨在包含器件的除了图中描述的方向之外的不同的方向。例如，如果图中的器件翻转，则描述为在其他的结构或者部分“上方”的结构或者部分现在将定向在其他的结构或者部分的“下方”。同样地，如果图中的器件沿着一个轴线旋转，则描述为在其他结构或者部分“上方”的结构或者部分现在将定向为在其他结构或者部分的“旁边”或者“左侧”。贯穿全文相同的数字指相同的元件。
除非特别指明没有一个或者多个元件，否则如这里使用的词语“包括”、“包含”和“具有”应该解释为不排除一个或者多个元件的存在的开放的词语。
根据在这里描述的实施例的发光器件可以包括III-V族氮化物(例如，氮化镓(GaN))基发光二极管(LED)或者可以制造在生长衬底(例如，碳化硅(SiC)衬底)上的激光器，比如由北卡罗来纳州达勒姆的克利公司(Cree,Inc.of Durham,North Carolina)制造和销售的那些器件。这里也考虑其他的生长衬底，例如但不限于蓝宝石、硅(Si)和GaN。在一个方面中，SiC衬底/层可以是4H多型体碳化硅衬底/层。然而，也可以使用其他的SiC候选多型体(比如3C、6H和15R多型体)。适当的SiC衬底可从北卡罗来纳州达勒姆的克利公司(Cree,Inc.of Durham,N.C)(本主题的受让人)获得并且生产这种衬底的方法在科学文献中以及许多共同地转让的美国专利中阐述，包括但不限于美国专利No.Re.34,861；美国专利No.4,946,547；和美国专利No.5,200,022，其披露内容在这里通过引用的方式整体引入。在这里还考虑了任何其他适合的生长衬底。
如这里使用的，词语“III族氮化物”指氮和元素周期表的III族中的一个或者多个元素(通常为铝(Al)、镓(Ga)和铟(In))之间形成的那些半导体化合物。该词语也指二元、三元和四元化合物，比如GaN、AlGaN和AlInGaN。III族元素可以与氮化合以形成二元(例如，GaN)、三元(例如，AlGaN)和四元(例如，AlInGaN)化合物。这些化合物可以具有这样的经验公式，其中将一摩尔氮与总共一摩尔III族元素化合。因此，比如AlxGa1-xN(其中1＞x＞0)的公式常常用来描述这些化合物。用于III族氮化物的外延生长的技术已经变成发展得相当好并且记述在适合的科学文献中。
虽然在这里披露的LED的各种实施例包括生长衬底，然而本领域技术人员将理解的是，可以去除包括LED的外延层生长在其上的晶体外延生长衬底，并且独竖直外延层可以安装在可以具有与原始衬底不同的热、电、结构和/或光学特性的替代载体衬底或者基底上。这里描述的主题不限于具有晶体外延生长衬底的结构并且可以与其中外延层已经从它们的原始生长衬底中去除并且粘合到替代载体衬底上的结构一起使用。
根据本主题的一些实施例的III族氮化物基LED例如可以制造在生长衬底(例如，Si、SiC或者蓝宝石衬底)上以提供水平器件(其中至少两个电触点位于LED的相同侧上)或者竖直器件(其中电触点在LED的相反侧上)。而且，生长衬底可以在制造之后保持在LED上或者去除(例如，通过刻蚀、研磨、打磨等等)。生长衬底可以被去除、例如、以减小形成的LED的厚度和/或减小经过竖直LED的正向电压。例如，水平器件(具有或者没有生长衬底)可以倒装芯片焊接(例如，使用焊接剂)到载体衬底或者印刷电路板(PCB)上，或者引线接合。竖直器件(具有或者没有生长衬底)可以具有焊接剂粘接到载体衬底、安装焊盘或者PCB上的第一端子和引线接合到载体衬底、电元件或者PCB上的第二端子。竖直和水平LED芯片结构的实例例如在贝格曼(Bergmann)等人的美国专利公开No.2008/0258130中和爱德蒙(Edmond)等人的美国专利公开No.2006/0186418中讨论，其披露内容因此在这里通过引用的方式整体引入。
如进一步地描述的，一个或者多个LED可以用一种或者多种磷光体至少部分地涂覆。磷光体可以吸收LED光的至少一部分并且发出不同波长的光，使得LED器件或者封装发出来自于LED和磷光体中每个的光的组合。在一个实施例中，LED器件或者封装发出由来自于LED芯片和磷光体的光发射的组合产生的感知为白色光的光。可以使用许多不同的方法涂覆和制造一个或者多个LED，其中一个适合的方法在美国专利申请序列第11/656,759和11/899,790中描述，二者名称均为“Wafer Level PhosphorCoating Method and Devices Fabricated Utilizing Method(晶圆级磷光体涂覆方法和使用方法制造的器件)”，并且其二者都在这里通过引用的方式整体引入。在名称为“Phosphor Coating Systems and Methods for LightEmitting Structures and Packaged Light Emitting Diodes Including PhosphorCoating(用于发光结构的磷光体涂覆系统和方法以及包括磷光体涂层的封装发光二极管)”的美国专利申请序列No.12/014,404中和名称为“Systemsand Methods for Application of Optical Materials to Optical Elements(用于光学材料到光学元件的施加的系统和方法)”的部分接续申请美国专利申请序列No.12/717,048中描述了其他适合的用于涂覆一个或者多个LED的方法，其披露内容因此在这里通过引用的方式整体引入。LED也可以使用其他的方法涂覆，比如电泳沉积(EPD)，其中在名称为“Close LoopElectrophoretic Deposition of Semiconductor Devices(半导体器件的闭环电泳沉积)”的美国专利申请序列No.11/473,089中描述了一个适合的EPD方法，其也在这里通过引用的方式整体引入。应理解的是根据本主题的LED器件、系统和方法也可以具有多个不同颜色的LED，其中的一个或者多个可以是发射白光的。
现在参考图1至13，图1和2图示了一般地标识为10的发光二极管(LED)封装或者器件的一个实例的顶部和截面视图。在一个方面中，LED器件10可以包括表面贴装器件(SMD)，该表面贴装器件包括本体12，本体12可以绕引脚框模制成型或者以其他方式形成。SMD类型的LED器件可以适合于一般的LED照明应用，比如室内和室外照明、汽车照明，并且优选地适合于高功率和/或高亮度照明应用。这里披露的主题可以适宜地适应宽范围的SMD类型LED器件设计内的应用，不限于尺寸和/或材料变化。值得注意地，这里披露的器件、元件和方法通过提供保护屏障或者保护层P(图2)而可以即使在有害的化学物质、化学蒸气或者复合物存在的情况下也保持器件10的亮度，其中该保护屏障或者保护层P适于防止有害的化学物质或者复合物暗化和/或以别的方式退化器件10内的元件。在一个方面中，本体12可以绕引脚框设置，该引脚框包括热元件14和一个或者多个电元件，例如，分别为第一和第二电元件16和18。也就是说，热元件14和电元件16和18可以共同地称为“引脚框”并且可以从引脚框元件的薄板(没有显示出)中单片化(singulated)而成。一般地标识为N的转角凹口可以用于指示第一和第二电元件16和18的电极性。热元件14以及第一和第二电元件16和18可以包括电和/或热传导性的材料，比如金属或者金属合金。在一个方面中，热元件14可以通过本体的一个或者多个隔离部分20与第一和第二电元件16和18中的一个和/或两个电和/或热隔离。一个或者多个LED芯片或者LED 22可以使用任何适合的模具附接技术和/或材料安装在热元件14上，例如仅通过并且不限于模具附接粘合剂(例如，硅酮、环氧树脂或者导电银(Ag)环氧树脂)或者金属到金属模具附接技术，比如助焊剂或者非助焊剂共晶、非共晶、或者热压缩芯片粘接。
LED 22可以通过一个或者多个电连接器(比如导电引线连接件24)与第一和第二电元件16和18中的一个和/或两者电连通。为了图示说明的目的，具有位于相同侧(例如，上表面)上的两个电触点的LED 22显示为通过引线连接件24电连接到两个电元件(例如，16和18)。然而，也考虑了具有与单个电元件电连接的位于上表面上的一个电触点的LED22。任何类型或者形式的LED 22可以用在器件10中，例如，LED 22可以包括具有或者没有生长衬底的水平结构的芯片(例如，在LED的相同侧上具有至少两个电触点)或者竖直结构的芯片(例如，在LED的相反侧上具有电触点)。LED 22可以包括一个或者多个大体上直切和/或斜切(即，成角度)的侧或者表面。LED 22可以包括直接附接构造(例如，结合到载体衬底)或者包含比如蓝宝石、SiC、GaN等生长衬底的构造。在这里考虑具有任何构造、结构、类型、形式、形状和/或尺寸的LED 22。引线连接件24或者其他电附接连接器和相关的方法可以适于将电流或者信号从电元件16和18传达、传递或者传送到一个或者多个LED 22从而引起该一个或者多个LED 22的照明。热元件14和/或第一和第二电元件16和18分别可以用反射材料涂覆、镀敷、衬底或者以其他方式层叠(图2)，该反射材料比如(例如并且无限制)为用于反射来自于该一个或者多个LED 22的光的Ag或者含Ag合金。
本体12可以包括分别绕热元件14和/或第一和第二元件16和18模制或者以别的方式设置的任何适合的材料。在一个方面中，本体12可以包括陶瓷材料，比如低温共烧陶瓷(LTCC)材料、高温共烧陶瓷(HTCC)材料、铝土、氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、玻璃和/或铝板材料。在其他的方面中，本体12可以包括模制的塑料材料，比如聚酰胺(PA)、聚邻苯二甲酰胺(polyphthalamide)(PPA)、液晶聚合物(LCP)或者硅酮。至少一个静电放电(ESD)保护装置25可以设置在器件10内并且可以电连接到相对于LED 22反向偏压的电元件16和18上。ESD装置25能保护不受器件10内的ESD伤害。在一个方面中，不同的元件可以用作ESD保护装置25，比如各种竖直硅(Si)齐纳二极管、对LED 22反向偏压地设置的不同的LED、表面贴装可变电阻器和横向Si二极管。如图示的一样，ESD装置25可以包括在底部上有一个电触点并且在顶部上有另一个电触点的竖直地构造的器件；然而，水平地构造的器件也考虑。
仍然参考图1和2，器件10的本体12可以包括一般地标识为26的腔，例如，可选地用用于反射来自于该一个或者多个LED 22的光的反射材料涂覆的反射腔。如图2图示的，腔26可以用填充材料(比如密封剂28)至少部分地或者全部地填充。密封剂可选地可以包括一种或者多种磷光体材料，该磷光体材料适于当受到从该一个或者多个LED 22发出的光激励时发出期望的波长的光。因此，在一个方面中，器件10可以发射具有期望波长或者色点的光，该光可以是从设置在密封剂28中的磷光体发出的光和来自于从一个或者多个LED 22发出的光的光的组合。在一个方面中，热元件14以及第一和第二电元件16和18可以包括内部分30和外部分32。在一个方面中，内部分30和外部分32可以包括电和/或热传导材料。外部分32可以被施加以使得它如显示的一样完全地包围内部分30，或者在其他的方面中外部分32可选地可以镀敷、涂覆或者包含在部分30的单个表面或者两个或更多表面上的层。
在一个方面中，外部分32可以包括高反射Ag衬底、含Ag衬底、或者比如Ag的材料层，以用于使从器件10中的光输出最大化以及用于通过传导热远离该一个或者多个LED 22而协助热散逸。外部分32也可以包括代替纯Ag的含Ag合金的衬底，并且这种合金可以包含其他的金属，比如钛(Ti)或者镍(Ni)。内部分30可以包括金属或者金属合金，比如铜(Cu)衬底或者铜合金衬底。在一个方面中，一个可选的材料层(没有显示出)可以设置在内部分30和外部分32之间，比如用于在Ag和Cu之间提供屏障的Ni层，从而防止由迁移的Cu原子导致的缺陷，比如通常通称为“红色瘟疫”的缺陷。在其他的方面中，外部分32可以直接地附接到和/或直接地涂覆内部分30。有益地，外部分32可以反射由该一个或者多个LED 22发出的光从而提高器件10的光学性能。热元件14和电元件16和18的上表面可以沿着腔26的底面34设置，以使得热和电元件的各自的上表面沿着相同的平面和/或不同的平面设置。第一和第二电元件16和18可以从本体12的一个或者多个横向侧延伸并且形成一个或者多个外翼片部分(一般地标识为36和38)。翼片部分36和38可以弯曲以形成一个或者多个下安装表面，以使得器件10可以安装到下面的衬底上。翼片部分36和38可以远离彼此向外弯曲或者朝向彼此向内弯曲从而适应如本领域中已知的J形弯曲或者鸥形翼定向。然而，考虑任何构造的外部翼片36和38。
参考图2，填充材料可以设置并且填充到腔26内的任何水平并且可以部分地设置在器件10的顶部表面40的下方和/或上方。在一个方面中，填充材料可以包括如显示的一样填充到与器件的顶部表面40平齐的水平的密封剂28。在其他的方面中，密封剂28可以填充成使得它相对于器件10的顶部表面40形成凹的或者凸的表面，如由虚线指示的一样。在一个方面中，密封剂28可适于在腔26内散布。密封剂28可以包括选择数量的一个或者多个磷光体，所述磷光体适于发射使得器件10具有期望的色点或者色温的光或者光的组合。在一个方面中，密封剂28可以包括硅酮材料，比如甲基或者苯基硅酮密封剂。
典型地，SMD类型的器件(比如器件10)没有用于防止有害的化学物质或者复合物渗入该器件并且从而退化热和/或电元件的Ag或者Ag合金的外部分32的次级光学元件(例如，次级透镜)。在一些方面中，密封剂28可以提供针对外来固体和液体的物理防护，然而在外部分32包括Ag(例如，纯Ag、Ag合金或者Ag镀层)的情况下不能针对可以暗化或者以别的方式退化该外部分的气态化学物质或者比如硫、氧或者水分等空气传播的元素提供足够的保护。在一些方面中，在器件10具有不良的化学耐性的情况下，随着时间的推移，比如热和电元件14、16和18的外部分32的含Ag元件可能变成晦暗的、腐蚀的或者以别的方式退化的。这可以减小器件10的亮度。在一个方面中，不期望的化学物质、蒸气或者复合物C可以渗透密封剂28并且可能与元件的外部分32相互作用，例如，通过暗化这种元件相互作用从而导致对光学、物理、电和/或热性质的退化，比如在亮度输出上的损失和沿着腔底面34的表面的显著变黑。在这个实施例中，不期望的化学蒸气或者复合物C可以如由图2中显示的虚线轨迹线指示的一样渗透密封剂28并且如果没有从器件内的表面偏转的话可能地会不利地影响外部分32，如显示的一样。值得注意地，当前的主题通过引入保护层P而优化器件10的化学耐性，所述保护层用作设置在器件10内的器件10的一个或者多个表面上和/或器件10的元件上的保护屏障或者屏障层以防止复合物C到达、与之相互作用和/或不利地影响元件(比如热和电元件14、16和18的含Ag的外部分32)。
如图2图示的，并且在一个方面中，保护层P可以如所示的沿着腔底面34直接地设置在元件的外部分32上。保护层P可以在将该一个或者多个LED 22附接到热元件14之前应用以使得保护层P可以设置在LED 22和热/电部件或者元件的外部分32之间。保护层P可以单独地使用或者与苯基硅酮密封剂共同使用，用于提高LED器件的化学耐性，如这里描述的一样。图4至13图示了在LED器件或者封装内用于针对化学复合物C提供防护的保护层P的各种其他的可替换的位置。在一个方面中，不期望的化学物质、蒸气或者复合物C可以包括包含硫、含硫化合物(硫化物、亚硫酸盐、硫酸盐、硫的氧化物(SOx))、氯或含溴复合物、一氧化氮或者二氧化氮(NOx)、和/或氧化有机蒸气化合物的化学蒸气。复合物C可以使Ag元件(例如，热/电元件的外部分32)退化并且导致亮度输出的损失和器件内的表面的显著变黑。当前的主题可以优化器件10和器件10内的元件的化学耐性，以使得有害的蒸气、化学物质或者复合物C不能到达含Ag元件(例如，外部分32)，如由从保护层P的表面排斥的复合物C的虚线轨迹图示的一样，从而使得对反射性的Ag元件的伤害最小化，并且进一步地最小化和/或完全防止在来自于器件10的亮度上的任何损失和/或器件10内的元件的变黑。
保护层P可以直接地和/或间接地设置在这里描述的器件内的易损元件上，比如直接地或者间接地位于含Ag或者Ag合金的元件上。保护层P可以适于在LED器件内的各种元件表面上的施加，这是有益的。在一个方面中，保护层P可以直接地单独施加到含Ag或者Ag合金的元件(例如，热元件14和电元件16、18的外部分32)的表面的部分上和/或层P可以施加到包括底部填充剂的LED芯片22的表面的部分上、导线上或者上方、引线连接件24上、引线连接球(例如，在导线24附接到LED芯片22之处形成的球)上、和LED壳体或者本体的表面上，当在表面的上方包括Ag的部分或者层时，其全部可以包括含Ag元件。保护层P可以施加在LED器件的陶瓷或者塑料本体的部分上，例如，施加在本体12的隔离部分20(图2)上。值得注意地，保护层P可以在制造过程内的任何数量的加工步骤处或者并行于制造过程内的任何数量的加工步骤(例如，在LED的模具附接之前/之后、在密封之前/期间/之后，见图4至13)有选择地施加，用于提供针对化学蒸气(比如但不限于：一氧化氮或者二氧化氮(NOx)、氧化有机蒸气化合物、硫、含硫化合物(例如，硫化物、硫酸盐、硫的氧化物(SOx))和含氯或者含溴复合物)提供充足的保护。值得注意地，当保护层P引入时，这里描述的器件与传统的器件相比可以展现优良化学(包括硫)耐性和针对化学复合物C的持久的保护。在一个方面中，改进了的器件(比如器件10)当暴露于硫环境中时，与当暴露于相同的硫环境中时可以仅仅保持它的初始亮度值的大约60％的常规器件相较，可以保持它的初始亮度值(例如，以流明度量)的大约95％或者更多。取决于硫存在的水平和环境的严厉度，比如器件10的改进的器件可以保持它们的初始亮度值的大约100％。
各种器件，例如这里显示和描述的SMD类型的器件，可以包括保护屏障或者保护层P。保护层P在应用和使用上没有限制，并且可以用在包括陶瓷、塑料、PCB、MCPCB或者层叠衬底或者基底的器件中并且有益地可以施加在多种表面上，包括设置在SMD内的LED 22。保护层P可以至少部分地包括用于增大衬底的化学耐性的无机材料。该无机材料可以包括无机涂层、具有有机或者硅酮基质材料的无机薄膜、和/或具有在从大约1纳米(nm)至100微米(μm)的范围内变化的厚度的无机氧化物涂层。如这里使用的一样，“无机涂层”、“无机层”、“无机薄膜”和/或“无机氧化物涂层”除了无机材料或者成分之外在混合物中还可以包括一些有机材料或者成分。如这里使用的，这种涂层、层和/或薄膜可以大部分是无机的，实际上主要是SiOx，然而，通常可以有一些保留的有机成分。在这里也考虑大约1nm和100μm之间的保护层P的厚度的任何子范围，例如，考虑了大约1和10nm；10nm和50nm；50nm和200nm；200nm和400nm；400和600nm；600和800nm；800nm和1μm；1μm和5μm；5μm和10μm；10μm和50μm；以及50μm和100μm之间的范围内的厚度。保护层P也可以包括在从大约1nm至100nm的范围内的厚度，在这里也考虑100nm至500nm、以及0.5μm至20μm。在一个方面中，较厚的保护层P可以提供更优的Ag元件抵抗有害的化学复合物C的屏障保护，从而提高LED器件10的亮度保持。保护层P可以通过任何适合的技术施加，比如，例如但非限制地，旋涂、散布、刷涂、涂覆、浸渍、镀敷、喷涂、丝网印刷和/或化学或者物理气相沉积(CVD或者PVD)技术。然而，值得注意地，旋涂、刷涂、涂覆、喷涂等等可以是有益的，因为这些技术可以是比CVD或者PVD过程更容易应用的(例如，因为这些技术不需要真空，需要更少的设备，并且降低了成本)。
在一个方面中，保护层P可以包括含Si无机氧化物涂层。例如，保护层P可以包括从包含但不限于下列物质的集合中选择的无机氧化物涂层：有机硅酸盐玻璃、有机硅酸盐溶液、有机硅酸盐分散液、有机硅酸盐溶胶凝胶、含Si旋涂玻璃(SOG)材料、旋涂聚合物材料、和/或旋涂电介质材料。如早先注意到的并且如这里使用的，“无机氧化物涂层”主要是无机的，本质上主要是SiOx，然而，通常可以存在一些有机成分，因此保留“有机硅酸盐”术语。可以使用溶液、分散液、溶胶凝胶或者液体的形式的无机物或者无机氧化物的前体(precursors)以形成保护层P。SOG材料可以包括从各种产品或者玻璃族中选择的玻璃，比如硅酸盐族、磷硅酸盐(phosphosilicate)族、硅氧烷族、甲基硅氧烷族、倍半硅氧烷(silsesquioxane)族、和这些族的含掺杂剂的变型。旋涂电介质材料主要以通称为可流动氧化物的溶液形式输送。旋涂材料可以例如由供应商提供，比如总部在宾夕法尼亚州巴特勒(Butler，PA)的费尔默绰尼克斯(Filmtronics)公司、总部在亚尼桑那州格兰岱尔(Glendale，AZ)的荒漠硅有限责任公司(Desert Silicon,LLC)、或者在北美、亚洲和欧洲有销售部门的霍尼韦尔电子材料(Honeywell Electronic Materials)。
也可以使用各种输送形式的含掺杂剂SOG或者旋涂电介质材料以形成保护层P。值得注意地，SOG材料到LED器件内的元件的施加可以在采用新的涂覆方法、固化方式和/或固化温度的方面优化。在一个方面中，可以(然而不限于)通过旋涂技术涂覆SOG材料。例如，涂覆SOG材料的新的方法可以包括散布、浸渍、涂覆、丝网印刷、刷涂和喷涂所述材料以使得它们实现意想不到的保护LED元件不受可以渗入LED器件的不期望的化学成分的损害的结果。值得注意地，保护层P可以(然而非必须地)具有均匀的厚度。也应注意的是，SOG材料典型地需要在大于大约300℃的温度下固化。在一些方面中，SOG材料需要在大于大约425℃的温度下固化。由于LED器件可以包括由可以在大约300℃或者更低的温度下熔化的模制塑料形成的本体(例如，本体12)，因此SOG材料可以通过包括在小于大约300℃的温度下固化以使得塑料本体不是易受软化和/或熔化影响的新的固化方式固化。在一些方面中，保护层P可以包括在大约300℃或者更小的温度下固化的SOG材料，比如大约250℃或者更小、大约200℃或者更小、大约150℃或者更小、或者大约100℃或者更小。
这种新的固化方式和温度可以意想不到地产生不会破裂或者收缩的薄膜并且，所述薄膜对于保护LED器件和/或LED器件内的元件不受可以渗入LED器件的密封剂的不期望的化学成分的损害可以是有用的。取决于使用的封装本体或者器件的类型(例如，陶瓷基本体、模制塑料本体、等等)而可以选择使用这里描述的SOG材料，并且在采用给定的材料作为保护层P之前可以考虑优化了的固化方式/温度和/或施加方法。关于LED封装或者器件的制造的传统的知识与在这种器件的表面内和/或上使用SOG材料冲突，因为SOG材料可能是难以施加的、对破裂和/或收缩敏感、并且可能需要高固化温度。值得注意地，这里的器件和元件可以意想不到地引入SOG材料，所述材料在施加和/或固化技术方面被优化并且适于用在这里描述的LED器件中以提供针对可能暗化、腐蚀或者不利地影响LED器件的元件和亮度的不期望的化学物质、化学蒸气或者化学复合物的优良化学耐性。
图3和4图示了通常标识为50的LED封装或者器件的另一个实施例的顶部立体图和截面图。LED器件50也可以通过例如在器件50的外表面上和/或在器件的内表面上(图4)引入保护层P而针对化学耐性优化。LED器件50可以包括SMD类型的器件，与没有使用次级光学元件的器件10类似。因此，在不期望的化学蒸气或者复合物C渗透器件的填充材料的情况下(图4)存在器件元件退化的可能性。LED器件50可以包括基底52，通常标识为54的发射区域可以设置在该基底52上方。发射区域54可以包括设置在填充材料(比如密封剂58)下面的一个或者多个LED 22(见图4)。在一个方面中，发射区域54可以相对于LED器件50的基底52大体上中心地设置。在可替换的方案中，发射区域54可以设置在LED器件50上方的任何位置处，例如，设置在转角中或者邻近一个边缘。考虑了任何位置，并且也考虑了超过一个发射区域54。为了图示说明的目的，示出了单个的、圆形的发射区域54；然而，发射区域54的数量、尺寸、形状和/或位置可以服从LED器件消费者、制造商和/或设计者的酌情决定而变化。发射区域54可以包括任何适合的形状，比如大体上圆形的、方形的、椭圆形的、矩形的、菱形的、不规则的、规则的或者不对称的形状。LED器件50可以进一步包括保持材料56，保持材料56至少部分地设置在发射区域54周围，其中保持材料56可以称为坝。保持材料56可以包括任何材料，比如硅酮、陶瓷、热塑性塑料和/或热固性聚合物材料。在一个方面中，保持材料56适于散布在发射区域54周围，其是有益的，因为容易施加以及容易获得任何期望的尺寸和/或形状。
基底52可以包括任何适合的安装衬底，例如，印刷电路板(PCB)、金属芯印刷电路板(MCPCB)、外部电路、电介质层叠板、陶瓷板、铝板、AlN、Al2O3、或者比如LED的发光器件可以安装和/或附接于其上的任何其他适合的衬底。设置在发射区域54中的LED 22可以电和/热连通至与基底52一起设置的电元件(例如，导电迹线(图4))。发射区域54可以包括设置在填充材料58内和/或下方的多个LED芯片或者LED 22，比如图4中图示的。LED 22可以包括任何适合的芯片尺寸和/或形状并且可以是竖直结构的(例如，电触点在相反侧上)和/或水平结构的(例如，触点在相同的侧或者表面上)。LED 22可以包括任何形式的芯片，例如，直切和/或斜切芯片，蓝宝石、SiC或者GaN生长衬底或者没有衬底。一个或者多个LED 22可以形成电连接到彼此的LED 22的多芯片阵列和/或以串联和并联结构的组合的形式的导电迹线。在一个方面中，LED 22能够以一个或者多个LED带的形式设置，其中每个带可以包括串联地电连接的超过一个LED。LED 22的带可以与LED 22的其他带并联地电连接。LED22的带能够以一个或者多个图案(没有显示出)的形式设置。取决于应用，LED 22能够以串联、并联和/或串联和并联设置的组合方式电连接到其他的LED。
参考图3，LED器件50可以还包括通常标识为60的至少一个开口或者孔，该至少一个开口或者孔可以穿过或者至少部分地穿过基底52设置，用于便于LED器件50到外部衬底、电路或者表面的附接。例如，一个或者多个螺钉可以插入穿过该至少一个孔60，用于将器件50固定到另一个元件、结构或者衬底上。LED器件50也可以包括一个或者多个电附接表面62。在一个方面中，附接表面62包括电触点，比如焊接触点或者连接器。附接表面62可以是任何适合的结构、尺寸、形状和/或位置并且可以包括位于器件50的各自侧上由“+”和/或“-”符号标示的正电极端子和负电极端子，当连接到外部电源时电流或者信号可以经过该正电极端子和负电极端子。
一个或者多个外部电导线(没有显示出)可以通过焊接、锡焊、夹持、卷边、插入或者使用本领域中已知的任何其他的适合的气密无焊接剂附接方法物理地和电地附接到附接表面62。也就是说，在一些方面中，附接表面62可以包括配置成夹持、卷边或者以别的方式附接到外部导线(没有显示出)的器件。电流或者信号可以从在附接表面62处电连接到器件10的外部导线经过进入LED器件50中。电流可以流进发射区域54以促使光从设置于其中的LED芯片输出。附接表面62可以通过导电迹线64和66(图4)与发射区域54的LED 22电连通。也就是说，在一个方面中，附接表面62可以包括与第一和第二导电迹线64和66(图4)相同的材料层并且因此可以通过电连接器(比如引线连接件24)电连接到附接到迹线64和66的LED 22。电连接器可以包括引线连接件24或者用于将LED 22电连接到第一和第二导电迹线64和66(图4)的其他适合的元件。
如图4中显示的一样，填充材料58可以设置在保持材料56的内壁之间。填充材料58可以包括密封剂，该密封剂可以包括预先确定的或者选择性的数量的一个或者多个磷光体和/或适合于任何期望的光发射(例如适合于白色光转换)或者任何给定的色温或者色点的数量的发光体。可替换地，在填充材料58中可以不包含磷光体。填充材料58可以包括硅密封剂材料，比如甲基和/或苯基硅酮材料。填充材料58可以与从多个LED 22中发射的光相互作用以使得可以观察到感知的白色光、或者任何适合的和/或期望的波长的光。可以使用密封剂和/或磷光体的任何适合的组合，并且不同地着色的磷光体和/或LED 22的组合可以用于产生任何期望的色点的光。保持材料56可以适于绕发射区域54的至少一部分散布、定位、成坝或者布置。在保持材料56的设置之后，填充材料58可以在设置在保持材料56的一个或者多个内壁之间的空间内有选择地填充到任何适合的水平。例如，填充材料58可以填充到等于保持材料56的高度的水平或者填充到保持材料56的上方或者下方的任何水平，例如，如由图4中显示的在保持材料56处终止的虚线所表示的一样。填充材料58的水平可以是平面的或者以任何适合的形式弯曲的，比如凹的或者凸的(例如，见图4中的虚线)。
图4图示了保持材料56，该保持材料56在引线连接该一个或者多个LED 22之后散布或者以别的方式设置在基底52上，以使得保持材料56设置在引线连接件24的至少一部分上方并且至少部分地覆盖引线连接件24的该至少一部分。例如，LED 22的给定的组或者带中最外边缘LED的引线连接件24可以设置在保持材料14内。为了图示说明的目的，仅仅图示了四个LED 22并且显示为通过引线连接件24串联地电连接，然而，器件可以包含任何数量的LED 22的许多带，例如，小于四个或者多于四个LED 22能够以串联、并联、和/或串联和并联设置的组合形式电连接。LED22的带可以包括相同的和/或不同的颜色或者波长箱的二极管，并且不同颜色的磷光体可以用在设置在相同的或者不同的颜色的LED 22上方的填充材料58中以实现期望的色温或者色点的发射光。LED 22可以使用如本领域中已知的并且上文中提到的任何模具附接技术或者材料(例如，环氧树脂或者金属到金属模具附接技术和材料)附接到传导焊盘70或者附接到设置在LED 22和传导焊盘70之间的中间层(例如，层68和/或保护层P，下文中描述)上。
LED 22可以布置、设置或者安装在电和/或热传导焊盘70上。传导焊盘70可以是电和/或热传导性的并且可以包括任何适合的电和/或热传导材料。在一个方面中，传导焊盘70包括Cu或者Cu衬底的层。LED 22可以电连接到第一和第二导电迹线64和66。第一和第二导电迹线64和66中的一个可以包括阳极并且另一个包括阴极。导电迹线64和66也可以包括导电Cu或者Cu衬底的层。在一个方面中，传导焊盘70和迹线64和66可以包括相同的Cu衬底，其中迹线64和66已经通过刻蚀或者其他去除方法从该相同的Cu衬底单片化或者与焊盘70分离。在刻蚀之后，电绝缘焊接掩模72可以比施加以使得它至少部分地设置在传导焊盘70与各自的导电迹线64和66之间。焊接掩模72可以包括用于反射来自于LED器件50的光的白色材料。一个或者多个材料层可以设置在LED 22和传导焊盘70之间。类似地，一个或者多个材料层可以设置在导电迹线64和66上方。例如并且在一个方面中，第一中间层或者材料衬底68可以设置在LED 22和传导焊盘70之间并且设置在迹线64和66上方。第一材料层68可以包括用于使得由LED器件50发出的光的亮度最大化的反射性Ag或者Ag合金材料的层。也就是说，第一材料层68可以包括适于提高器件50的亮度的Ag或者含Ag衬底。一个或者多个额外的材料层(没有显示出)可以设置在第一层68与传导焊盘70和/或第一层68与迹线64和66之间，例如，Ni层可以设置在其之间，用于提供Cu焊盘和迹线70、64和66与Ag层68之间的屏障。
值得注意地，保护层P可以至少部分地设置在器件50内的Ag元件的上方和/或邻近器件50内的Ag元件，例如，在可以覆盖传导焊盘70和迹线64和68的第一材料层68上方。保护层P可以提供涂Ag元件上方的屏障从而防止这种元件由于当有害的化学物质、蒸气或者大气复合物C渗透填充材料58时导致的暗化、氧化、腐蚀或者其他退化现象而物理地或者电地退化。如早先描述的一样，比如硫、硫化物、硫酸盐、氯复合物、溴复合物、NOx、氧和/或水分的复合物C可以损害Ag涂层或者涂Ag元件，比如可以覆盖包括焊盘70和/或迹线64和66的Cu元件的层68。如早先描述的一样，保护层P可以包括无机涂层或者无机氧化物涂层，比如可以如虚线和箭头显示的一样排斥或者阻止复合物C到达LED器件50内的易损元件的含Si无机氧化物层。如先前描述的一样，保护层P可以包括从包括但不限于下列物质的集合中选择的无机涂层或者无机氧化物涂层：有机硅酸盐玻璃、有机硅酸盐溶液、有机硅酸盐分散液、有机硅酸盐溶胶凝胶、含Si旋涂玻璃(SOG)材料、旋涂聚合物材料和/或旋涂电介质材料。保护层P可以包括通过实现新的施加和/或固化技术而优化的SOG材料。也就是说，SOG材料可以、但非必须通过旋涂技术施加。SOG材料也可以通过比如散布、浸渍、涂覆、丝网印刷、刷涂和喷涂所述材料的新的施加方法施加，其实现了意想不到的保护装置50内的LED元件不受能够渗入LED器件50中的不期望的化学成分或者复合物C的伤害且没有破裂和/或收缩、并且同时保持器件50内的良好粘合的结果。也显著地，SOG材料可以通过包括在小于大约300℃的温度下固化以使得LED器件50和/或LED器件50内的元件(例如，保持材料56或者密封剂)不会被固化温度伤害的新的固化方式固化。
图4还图示了LED 22可以安装或者以别的方式设置于其上的基底52的截面。基底52可以包括、例如、传导焊盘70、第一和第二导电迹线64和66、和至少部分地设置在传导焊盘70与每个导电迹线64和/或66之间的焊接掩模72。导电迹线64、66和传导焊盘70可以用第一层68(例如，Ag)覆盖。保护层P可以如显示的一样设置在Ag上方、或者类似于图5至13中图示的实施例中的任一个。基底52可以还包括电介质层74和核心层76。焊接掩模72可以直接地粘附到电介质层74的部分。为了图示说明的目的，基底52可以包括MCPCB，例如，通过明尼苏达州芡哈森的贝尔格奎斯特公司(Bergquist Company of Chanhassan,MN.)可获得或者制造的那些。然而，可以使用任何适合的基底52。核心层76可以包括导电金属层，例如，铜或者铝。电介质层74可以包括电绝缘但热传导的材料以帮助经过基底52的热散逸。
如早先注意到的一样，器件50可以包括没有要求或者使用阻止有害的元素使传导焊盘70退化的任何次级光学元件的封装。值得注意地，这里披露的器件、元件和方法提供了改善或者优化了的化学耐性和改善了的化学性质，其中即使在有害的化学物质存在的情况下，发生零亮度损失或者最小的亮度损失，并且可应用于这里披露的任何SMD类型的器件或者多个阵列器件。这种改进可以防止涂Ag元件暗化、变黑、腐蚀或者以别的方式退化。
如早先描述的一样，保护层P可以至少部分地包括用于提高衬底的化学耐性的无机材料。保护层P的这种无机材料可以包括无机涂层、具有有机基质材料的无机薄膜、和/或具有在从大约1nm至100μm的范围内的厚度的无机氧化物涂层。在大约1nm和100μm之间的保护层P的厚度的任何子范围在这里也考虑，例如，在大约10nm和50nm；50nm和200nm；200nm和400nm；400和600nm；600和800nm；800nm和1μm；1μm和5μm；5μm和10μm；10μm和50μm；以及50μm和100μm之间的范围内的厚度考虑。保护层P也可以包括从大约1nm至100nm的范围内的厚度，100nm至500nm、以及0.5μm至20μm在这里也考虑。
显著地，在制造这里描述的器件时，可选地可以执行一个或者多个额外的处理技术或者步骤，用于改善器件内的一个或者多个层之间的粘合。这种可选的处理步骤可以使用和应用到先前显示和描述的器件中，以及下文中描述的图5至13中的器件中。例如，这种可选的技术可以在器件内的一个或者多个相邻表面的沉积或者施加之前执行到一个或者多个表面上。技术和/或可选的处理步骤可以在层的表面上执行，比如(例如并且非限制的)Cu表面(例如，器件10的元件14、16和/或18的内部分30和/或器件50的传导焊盘70、迹线64和66的表面)、Ag表面(例如，器件10的元件14、16和/或18的外部分32、器件50的材料层68)、和/或保护层P的表面。在一个方面中，这些表面中的一个或者多个可以物理地、化学地或者热地制备或者处理以改善处理了的表面与相邻的表面或者相邻的层之间的粘合。本质上是物理的可选处理步骤可以包括(例如并且非限制的)喷砂、等离子刻蚀、擦刷、磨削、砂磨、打磨、研磨和/或用以改善这里显示和描述的器件内的一个或者多个层或者表面之间的粘合的任何适合形式的表面粗糙化(例如，物理地织构化表面)。本质上是化学的可选处理步骤可以包括(例如并且非限制的)化学刻蚀、施加溶剂、施加有机溶剂、施加酸、施加基底、蒸气去垢、涂底、或者用于处理表面以改善这里显示和描述的器件内的一个或者多个层或者表面之间的粘合的任何适合的化学处理。可选的热处理步骤可以包括(非限制的)预烘干、预加热或者改善这里显示和描述的器件内的一个或者多个层或者表面之间的粘合的任何适合的热处理。
图5至13是先前描述的LED器件10的截面，其图示了在器件10的不同的表面内和/或上的保护层P的各种位置或者布局。图5至13中显示和描述的保护层P的位置是可同样地应用于器件50(图3和4)以及任何其他的LED元件或者实施例(例如，下沉见图13，通孔，电视背光下沉元件)的，然而，仅仅为了图示说明的目的，器件10已经图示在这样的许多实施例中。至少一个保护层P可以用在LED器件内，用于通过提供抵抗化学复合物C的保护屏障(图2、4)而提高器件的化学耐性。在一个方面中，保护层P可以防止Ag元件暗化、腐蚀、变黑和/或退化从而即使在复合物C(图2、4)存在的情况下也保持LED器件的亮度和光学性质。图5至13图示了可以相对于器件元件在不同的位置处和/或在器件10的生产的不同阶段处直接地和/或间接地施加在涂有Ag的热和电元件14和16、18上的保护涂层或者层P。保护层P的布置可以由处理步骤的顺序支配。例如，如果LED芯片22或者引线连接件24在保护层P施加之前安装，则保护层P通常将涂覆LED芯片22和引线连接件以及Ag表面。其他的处理步骤可以涉及保护层P的掩蔽或者去除。所有处理顺序和因此保护层P的布置考虑并且不限制到如这里描述的一样的这种示例性的顺序和/或位置上。
两个或者多个保护层(例如，分别为第一和第二保护层P1和P2)可以用在器件10内，用于保护不受可以渗入器件10中并且使器件10的元件退化(见图8)的有害化学复合物的损害。首先要注意的，并且仅仅为了图示说明的目的，这里显示的保护层的数量可限制为两个，然而，任何适合数量的保护层可以在生产过程中的任何步骤处和/或在器件10内的任何位置处施加，并且这种施加步骤和/或位置在这里考虑。如早先描述的一样，保护层P(和/或P1和P2，图8)可以至少部分地包括无机材料，比如无机涂层、具有有机基质材料的无机薄膜和/或具有在从大约1nm至100μm的范围内的厚度的无机氧化物涂层。考虑了大约1nm和100μm之间的厚度的任何子范围。保护层P可以以任何形式输送和/或施加到器件10，比如但不限于溶液、分散液、溶胶凝胶、SOG材料(例如，以溶液的形式)、旋涂聚合物材料、旋涂电介质材料(例如，作为可流动氧化物)或者其组合的应用。保护层P可以提供针对不期望的化学物质、化学蒸气和化学复合物C(图2、4)的保护，充当在Ag和Cu、以及包含这种金属的衬底上的抗氧化、抗腐蚀层。
如图5图示的一样，保护层P可以在绕引脚框元件模制器件本体12的处理步骤之前施加、沉积或者以别的方式设置在电和热元件16、18和14上。也就是说，保护层P可以延伸到至少部分地位于模制的塑料本体12的一部分内的位置处以使得它接触本体12的一个或者多个表面。在一个方面中，保护层P可以如图示的一样设置在本体12的一个或者多个部分之间。保护层P也可以设置在LED 22和热元件14的外部分32之间。如先前描述的一样，外部分32可以包括Ag层(或者Ag合金涂层或者镀层)，其中保护层P可以在该Ag层(或者Ag合金涂层或者镀层)上提供用于保护不受可以暗化、氧化或者腐蚀该Ag的复合物的损害的保护屏障。保护层P可以在即使暴露于可以渗入器件中的不期望的化学复合物中的情况下仍然保持器件10的光学性质(例如，亮度)。保护层P可选地也可以施加成使得它在腔26的底面34上以及本体12的部分内完全地延伸，以使得层P在本体的隔离部分20以及涂Ag元件上方(例如，在元件14、16和18的外部分32上方)延伸。
图6示出了器件10的一个实施例，其中保护层P已经在模制成型本体12的处理步骤之后、然而在LED芯片粘接步骤、引线连接步骤和/或密封剂28的施加的步骤之前沉积。因此，保护层P可以延伸到器件10内的在LED 22下面的位置并且沿着腔底面34的至少一部分延伸。保护层P可以在热元件14和LED 22的上表面之间延伸。在一个方面中，保护层P可以设置在腔底面34的全部表面上，因此，设置在热和电元件14、16和18中的每个和本体12的隔离部分20的表面上。在另外的方面中，保护层P可选地可以如示出的一样沿着反射腔26的一个或者多个侧壁延伸。此外，由于到无机保护层P的引线连接可能是困难的，因此比如掩模和/或刻蚀保护层P的额外的处理步骤可以使用并且在这里考虑。
图7图示了器件10的一个实施例，其中保护层P可以在引线连接的处理步骤之后然而在密封剂28的施加的处理步骤之前施加。在一个方面中，保护层P可以至少部分地覆盖引线连接件24的表面、LED 22、腔26的壁、腔底面34以及热元件14和电元件16和18(例如，元件14、16和18的外部分32)的表面。
图8图示了一个实施例，其中可以施加超过一个保护层，例如，第一保护层P1和第二保护层P2。第一和第二保护层P1和P2可以在LED器件10(和/或器件50)的生产期间的任何处理步骤处施加，从而采取在图2、4和5至13中的任一个中图示和描述的布置(例如，唯一的不同是超过一个保护层P的应用)。第一和第二保护层P1和P2中的每个可以包括如先前描述的一样合并于无机涂层、无机氧化物涂层或者含Si涂层中的无机材料。保护层P1和P2可以包括在从大约1nm至100μm的范围内的任何厚度。然而，当存在超过一个层时，小于1nm和/或大于100μm的厚度也可以使用。第一和第二层P1和P2可以在芯片粘接LED 22之前如显示的一样施加在热和电元件14、16和18的外部分32上。第一和第二层P1和P2可选地可以如显示的一样沿反射腔26的侧壁向上延伸。
图9图示了器件10的另一个实施例，其中保护层P已经在芯片粘接的处理步骤之后然而在施加密封剂28的步骤之前施加。也就是说，保护层P可以定位成使得它绕LED 22的侧和上表面、并且在引线连接件24附接到LED 22之处的引线连接件24的部分(例如，在引线连接球处)上延伸。保护层P也可以完全地设置在在元件14、16和18的外部分32以及本体12的隔离部分20上方的腔的底面34上。保护层P可选地可以沿着腔26的侧壁向上延伸。值得注意地，保护层P可以、但非必需包括均匀的厚度。例如，层P的润湿性质趋向于产生更厚的区域、或者围绕LED器件10内的特征的圆角。例如，层P可以如示出的一样在围绕LED 22的区域T中是更厚的。也考虑保护层P的更薄的区域。
图10图示了器件10的一个实施例，其中保护层P已经在LED 22的芯片粘接之后然而在密封剂28的施加之前施加。如图10图示的一样，保护层P可以位于并且随后施加在第一层80上。第一层80可以包括任何类型的涂层或者层，或者另一个保护屏障涂层或者层，比如无机涂层或者氧化物。在一个方面中，第一层80包括光影响材料的层，比如包含当被来自于LED 22的光激励时发出期望的色点的光的磷光体材料的密封剂的层。第一层80可以设置在LED 22的部分与保护层P之间、元件14、16和18的外部分32与保护层P之间、和/或本体12的隔离部分20与保护层P之间。在一个可替换的实施例中，LED芯片22可以包括直接地附接(例如，无引线连接件)到电元件16和18的水平地(即，两个触点都在相同侧上，底部侧)构造的芯片。也就是说，设置在LED 22的底部表面上的电触点或者结合焊盘(没有显示出)可以通过导电芯片粘接粘合剂(例如，硅酮、环氧树脂或者导电银(Ag)环氧树脂)直接地附接到电元件16和18以使得LED 22的电触点直接地电连接到元件16和18而不需要引线连接件24。第一层80则可以在LED 22上施加并且可以包括包含磷光体的密封剂的层。保护层P则可以如示出的一样在每个LED芯片22和第一层80上方施加。
图11和12图示了器件10的另外的实施例，其中保护层P已经在密封剂28的施加(例如，散布)的处理步骤之后和/或期间施加。例如，在图11中，保护层P可以设置在密封剂28的上表面上。保护层P可选地可以在器件10的外表面上延伸，例如，在本体12的顶部表面40上延伸。保护层P可以设置在一个位置处使得复合物C(图2)可以在渗透密封剂28的任何部分之前被排斥。图12图示了在密封剂28的施加的处理步骤的期间施加的保护层P。在这个实施例中，保护层P可以设置在密封剂28的部分之间，使得不期望的复合物C(图2)可以阻止到达涂Ag的元件(例如，元件14、16和18的外部分32)从而防止可能对Ag元件发生的任何可能的损害、腐蚀或者变黑。也就是说，保护层P可以设置在密封剂28的层或者部分之间或者两个或多个分离的密封剂级之间。这有益地可以允许器件10即使在有害的化学物质、化学蒸气、氧或者水分存在的情况下在工作的期间也来带近似零的的亮度损失、或者最小的亮度损失。
图13图示了器件10的另外的实施例。器件10可以包括LED22可以电连接于其上的两个电元件16和18。翼片部分36和38可以朝向彼此向内弯曲从而适应任一个J形弯曲。在这个实施例中，LED 22可以包括垂直地构造的器件，具有位于底部表面上的第一电触点或者结合焊盘和位于相反的顶部表面上的第二电触点或者结合焊盘。第一电触点可以通过芯片粘接粘合剂(例如，硅酮、助焊剂、焊接剂、环氧树脂等等)与第一电元件16电地和物理地连接并且第二电触点可以通过引线连接件24电地和物理地连接到第二电元件18。在这个实施例中，LED器件10包括下沉或者凹进类型的封装，其中LED 22和/或至少第一电元件可位于与LED封装或者器件的其他元件不同的平面上(例如，在与第二电元件18不同的平面上)。在这个实施例中，保护层P可以在图5-12中显示的位置中的任一个中施加。为了图示说明的目的，保护层P显示为在附接和引线连接LED22之前施加。然而，考虑了用于放置和/或定位保护层P的任何适合的顺序，例如，沿着器件10的一个或者多个侧壁和/或与其他的层共同施加。保护层P可以施加得使得它设置在本体12的部分上(例如，16和18之间)并且如果需要的话可以随后通过可选的掩模和/或刻蚀步骤如显示的一样移除。
在图中显示的和在上文中描述的本披露内容的实施例是可以在后附的权利要求的范围内做出的许多实施例的示例。应考虑的是，针对化学耐性优化的LED器件的结构及其制造方法可以包括与具体地披露的那些不同的许多配置，包括具体地披露的那些的组合。

Claims (80)

1.一种发光器件的元件，所述元件包括：
银(Ag)部分，至少部分地设置在所述元件的表面上；和
保护层，所述保护层至少部分地设置在所述Ag部分上，所述保护层至少部分地包括用于提高所述Ag部分的化学耐性的无机材料。
2.根据权利要求1所述的元件，其中，所述保护层至少部分地包括从由有机硅酸盐玻璃、有机硅酸盐溶液、有机硅酸盐分散液、有机硅酸盐溶胶凝胶、含Si旋涂玻璃材料、旋涂聚合物材料和旋涂电介质材料构成的集合中选择的无机氧化物。
3.根据权利要求2所述的元件，其中，所述旋涂玻璃材料包括从由硅酸盐族、磷硅酸盐族、硅氧烷族、甲基硅氧烷族、倍半硅氧烷族和这些族中之一的含掺杂剂的变体的集合中选择的玻璃族。
4.根据权利要求1所述的元件，其中，所述保护层包括从大约1nm到大约100μm的厚度。
5.根据权利要求4所述的元件，其中，所述保护层包括从大约1nm到大约100nm的厚度。
6.根据权利要求4所述的元件，其中，所述保护层包括从大约100nm到大约500nm的厚度。
7.根据权利要求4所述的元件，其中，所述保护层包括从大约0.5μm到大约20μm的厚度。
8.根据权利要求1所述的元件，其中，所述Ag部分包括含Ag衬底。
9.根据权利要求8所述的元件，其中，所述保护层直接地设置在所述含Ag衬底的上方和之上。
10.根据权利要求8所述的元件，其中，发光器件至少部分地设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
11.根据权利要求8所述的元件，其中，密封剂至少部分地设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
12.根据权利要求8所述的元件，其中，含磷光体的材料层设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
13.根据权利要求8所述的元件，其中材料层设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
14.根据权利要求8所述的元件，其中，所述元件包括设置在所述含Ag衬底上的两个或者更多保护层，其中每个保护层至少部分地包括所述无机材料。
15.根据权利要求1所述的元件，其中，所述保护层具有不均匀的厚度。
16.根据权利要求1所述的元件，其中，所述元件包含在表面贴装器件(SMD)类型的发光器件内。
17.一种发光器件，包括：
含银(Ag)衬底；
一个或者多个发光二极管(LED)，设置在所述含Ag衬底上；和
保护层，所述保护层设置在所述含Ag衬底上，所述保护层至少部分地包括用于提高所述含Ag衬底的化学耐性的无机材料。
18.根据权利要求17所述的器件，其中，所述保护层至少部分地包括从由有机硅酸盐玻璃、有机硅酸盐溶液、有机硅酸盐分散液、有机硅酸盐溶胶凝胶、含Si旋涂玻璃材料、旋涂聚合物材料和旋涂电介质材料构成的集合中选择的无机氧化物。
19.根据权利要求18所述的器件，其中，所述旋涂玻璃材料包括从由硅酸盐族、磷硅酸盐族、硅氧烷族、甲基硅氧烷族、倍半硅氧烷族和这些族中之一的含掺杂剂的变体构成的集合中选择的玻璃族。
20.根据权利要求17所述的器件，其中，所述保护层包括从大约1nm到大约100μm的厚度。
21.根据权利要求20所述的器件，其中，所述保护层包括从大约1nm到大约100nm的厚度。
22.根据权利要求20所述的器件，其中，所述保护层包括从大约100nm到大约500nm的厚度。
23.根据权利要求20所述的器件，其中，所述保护层包括从大约0.5μm到大约20μm的厚度。
24.根据权利要求20所述的器件，其中，所述保护层直接地设置在所述含Ag衬底上。
25.根据权利要求17所述的器件，其中，第一LED至少部分地设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
26.根据权利要求17所述的器件，其中，密封剂至少部分地设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
27.根据权利要求17所述的器件，其中，所述保护层设置在密封剂的上表面上方。
28.根据权利要求17所述的器件，其中，所述保护层至少部分地设置在密封剂的部分之间。
29.根据权利要求17所述的器件，其中，材料层设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
30.根据权利要求17所述的器件，其中，含磷光体的材料层设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
31.根据权利要求17所述的器件，还包括设置在所述含Ag衬底上的两个或者更多保护层，其中，每个保护层包括所述无机材料。
32.根据权利要求17所述的器件，其中，所述保护层具有不均匀的厚度。
33.根据权利要求17所述的器件，其中，所述含Ag衬底包含在模制的塑料本体内。
34.根据权利要求17所述的器件，其中，所述含Ag衬底是所述器件的基底层。
35.根据权利要求17所述的器件，其中，所述含Ag衬底包含在陶瓷本体内。
36.一种发光器件，包括：
含银(Ag)衬底；
一个或者多个发光二极管(LED)，设置在所述含Ag衬底上；
保护层，所述保护层至少部分地设置在所述含Ag衬底上；和
填充材料层，所述填充材料层至少部分地设置在所述保护层上；
其中，所述保护层防止已经渗透所述填充材料的气态化学物质或者空气传播的元素与所述含Ag衬底相互作用。
37.根据权利要求36所述的器件，其中，所述保护层至少部分地包括无机材料。
38.根据权利要求37所述的器件，其中，所述无机材料包括从由有机硅酸盐玻璃、有机硅酸盐溶液、有机硅酸盐分散液、有机硅酸盐溶胶凝胶、含Si旋涂玻璃材料、旋涂聚合物材料和旋涂电介质材料构成的集合中选择的无机氧化物。
39.根据权利要求38所述的器件，其中，所述旋涂玻璃材料包括从由硅酸盐族、磷硅酸盐族、硅氧烷族、甲基硅氧烷族、倍半硅氧烷族和这些族中之一的含掺杂剂的变体构成的集合中选择的玻璃族。
40.根据权利要求36所述的器件，其中，所述含Ag衬底至少部分地设置在铜(Cu)元件上。
41.根据权利要求40所述的器件，其中，所述含Ag衬底至少部分地设置在所述器件的模制的塑料本体内。
42.根据权利要求40所述的器件，其中，所述含Ag衬底至少部分地设置在所述器件的陶瓷本体内。
43.根据权利要求40所述的器件，其中，所述含Ag衬底至少部分地设置在所述器件的基底上方，所述基底包括印刷电路板(PCB)、金属芯印刷电路板(MCPCB)、或者铝板。
44.根据权利要求36所述的器件，其中，所述填充材料包括硅酮密封剂，所述硅酮密封剂中设置有选定量的磷光体材料。
45.根据权利要求44所述的器件，其中，所述硅酮密封剂包括甲基硅酮。
46.根据权利要求44所述的器件，其中，所述硅酮密封剂包括苯基硅酮。
47.根据权利要求44所述的器件，其中，保持材料设置在所述硅酮密封剂周围。
48.根据权利要求44所述的器件，其中，所述硅酮密封剂设置在所述器件的腔内。
49.根据权利要求36所述的器件，其中，所述保护层包括从大约1nm到大约100μm的厚度。
50.根据权利要求49所述的器件，其中，所述保护层包括从大约1nm到大约100nm的厚度。
51.根据权利要求49所述的器件，其中，所述保护层包括从大约100nm到大约500nm的厚度。
52.根据权利要求49所述的器件，其中，所述保护层包括从大约0.5μm到大约20μm的厚度。
53.根据权利要求36所述的器件，其中，所述保护层直接地设置在所述含Ag衬底上。
54.根据权利要求36所述的器件，其中，第一LED的一部分至少部分地设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
55.根据权利要求36所述的器件，其中，所述密封剂至少部分地设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
56.根据权利要求36所述的器件，其中，材料层设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
57.根据权利要求36所述的器件，其中，含磷光体的材料层设置在所述保护层和所述含Ag衬底之间。
58.根据权利要求36所述的器件，还包括设置在所述含Ag衬底上的两个或者更多保护层，其中，每个保护层包括所述无机材料。
59.根据权利要求36所述的器件，其中，所述保护层具有不均匀的厚度。
60.一种提供发光器件的元件的方法，所述方法包括：
提供发光器件的元件，所述元件上具有银(Ag)部分；和
在所述Ag部分上施加保护层，所述保护层至少部分地包括提高所述Ag部分的化学耐性的无机材料。
61.根据权利要求60所述的方法，其中，施加所述保护层包括：施加从由有机硅酸盐玻璃、有机硅酸盐溶液、有机硅酸盐分散液、有机硅酸盐溶胶凝胶、含Si旋涂玻璃材料、旋涂聚合物材料和旋涂电介质材料构成的集合中选择的无机氧化物。
62.根据权利要求61所述的方法，其中，施加所述旋涂玻璃材料包括施加从由硅酸盐族、磷硅酸盐族、硅氧烷族、甲基硅氧烷族、倍半硅氧烷族和这些族中之一的含掺杂剂的变体构成的集合中选择的玻璃族。
63.根据权利要求60所述的方法，其中，施加所述保护层包括使用旋涂、刷涂、涂覆、浸渍、镀涂、喷涂、丝网印刷、物理气相沉积(PVD)或者化学气相沉积(CVD)技术。
64.根据权利要求60所述的方法，其中，施加所述保护层包括施加具有从大约1nm到大约100μm的厚度的层。
65.根据权利要求64所述的方法，其中，施加所述保护层包括施加从大约1nm到大约100nm的厚度的层。
66.根据权利要求64所述的方法，其中，施加所述保护层包括施加从大约100nm到大约500nm的层。
67.根据权利要求64所述的方法，其中，施加所述保护层包括施加从大约0.5μm到大约20μm的层。
68.根据权利要求60所述的方法，还包括使所述保护层固化。
69.根据权利要求68所述的方法，其中，使所述保护层固化包括在大约300℃或者更低的温度下固化。
70.根据权利要求68所述的方法，其中使所述保护层固化包括在大约250℃或者更低的温度下固化。
71.根据权利要求68所述的方法，其中，使所述保护层固化包括在大约200℃或者更低的温度下固化。
72.根据权利要求68所述的方法，其中，使所述保护层固化包括在大约150℃或者更低的温度下固化。
73.根据权利要求68所述的方法，其中，使所述保护层固化包括在大约100℃或者更低的温度下固化。
74.根据权利要求60所述的方法，还包括通过喷砂、等离子体刻蚀、擦刷、磨削、砂磨、打磨或者研磨而制备所述Ag部分或者所述保护层的表面。
75.根据权利要求60所述的方法，还包括通过化学刻蚀、施加溶剂、施加有机溶剂、施加酸、施加基底、蒸气去垢或者涂底而化学地处理所述Ag部分或者所述保护层的表面。
76.根据权利要求60所述的方法，还包括通过预烘干或者预加热而热处理所述Ag部分或者所述保护层的表面。
77.根据权利要求60所述的方法，其中，所述保护层在模制所述发光器件的本体之前施加。
78.根据权利要求60所述的方法，其中，所述保护层在芯片粘接所述发光器件的至少一个发光二极管(LED)之前施加。
79.根据权利要求60所述的方法，其中，所述保护层在将密封剂施加至所述发光器件之前施加。
80.根据权利要求60所述的方法，其中，所述保护层在将密封剂施加至所述发光器件之后施加。
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